供电课程设计完整稿某工厂降压变电所一次部分电气设计

1、 供用电工程课程设计说明书 某工厂降压变电所一次部分电气设计 院 、 部： 电气与信息工程学院 学生姓名： 谢 兵 指导教师： 桂友超 职称 讲师 专 业： 电气工程及其自动化 班 级： 电气本1002班 完成时间： 2013年12月 供用电工程课程设计任务书1. 意义课程设计是教学过程中的一个重要环节，通过课程设计可以巩固本课程理论 知识，了解变电所设计的基本方法，了解变电所电能分配等各种实际问题，培养独立分析和解决实际工程技术问题的能力，同时对电力工业的有关政策、方针、技术规程有一定的了解，在计算绘图、编号、设计说明书等方面得到训练，为今后的学习工作奠定基础2. 课题名称某工厂降压变电所一

2、次部分电气设计3. 本厂负荷性质本厂多数车间为两班制，年最大负荷利用小时为4600h，日最大负荷持续时间为6h。该厂除铸造车间、电镀车间和锅炉房属二级负荷外，其余均属三级负荷。本厂的负荷统计资料如表1所示。4. 设计任务1. 负荷计算2.无功功率补偿及电容器的选择3.变压器的选择4.主接线方案的确定5.短路电流计算6.一次设备的选择及校验7.母线及高低压开关的选择8.绘制一次主接线图5. 参考文献1 余健明等. 供电技术. 第4版. 北京: 机械工业出版社, 2008. 2 翁双安. 供电工程. 第1版. 北京: 机械工业出版社, 2004. 3 刘介才. 工厂供电. 第4版. 北京: 机械工

3、业出版社, 2004. 4 唐定曾等. 建筑电气技术. 第2版. 北京: 机械工业出版社, 2003. 表1 全厂各车间符合统计表（380伏侧）序号车间或用电设备组名称设备容量kW需用系数Kd功率因数cos力率tan计算负荷PcakWQcakvarScakVAIcaA1薄膜车间12000.60.61.332单丝车间10850.60.61.333管材车间6800.350.61.334注塑车间1890.40.61.335成品库（一）250.30.51.736成品库（二）240.30.51.737原料库300.250.51.738包装材料库200.30.51.739水泵房200.650.80.751

4、0生活间100.80.61.3311锅炉房2000.70.780.8812全厂合计I10目 录1. 负荷计算11.1 单组用电设备计算负荷的计算公式11.2 多组用电设备计算负荷的计算公式12. 无功功率补偿及电容器的选择33. 变电所主变压器的选择44. 变电所主接线方案的选择45. 短路电流的计算55.1 绘制计算电路55.2 确定短路计算基准值55.3 计算短路电路中个元件的电抗标幺值55.4 k-1点（10.5kV侧）的相关计算65.5 k-2点（0.4kV侧）的相关计算66. 变电所一次设备的选择校验76.1 10kV侧一次设备的选择校验76.2 380V侧一次设备的选择校验87.

5、高低压母线及开关柜的选择98. 一次部分电气设计主接线电路图109. 设计总结101. 负荷计算1.1 单组用电设备计算负荷的计算公式 a)有功计算负荷（单位为KW） = ， 为系数 b)无功计算负荷（单位为kvar）= tan c)视在计算负荷（单位为kvA）= d)计算电流（单位为A） = , 为用电设备的额定电压（单位为KV）1.2 多组用电设备计算负荷的计算公式 a)有功计算负荷（单位为KW）= 式中是所有设备组有功计算负荷之和，是有功负荷同时系数，可取0.850.95 b)无功计算负荷（单位为kvar） =，是所有设备无功之和；是无功负荷同时系数，可取0.90.97 c)视在计算负荷

6、（单位为kvA） = d)计算电流（单位为A） =具体步骤如下：1、薄膜车间 kW kvar kVA A 由于各个负荷的计算方法、步骤相同且数据都已给出，因此经过计算，得到各厂房和生活区的负荷计算表，如表2所示（额定电压取380V）表2 各厂房和生活区的负荷计算序号车间或用电设备组名称设备容量kW需用系数Kd功率因数cos力率tan计算负荷PcakWQcakvarScakVAIcaA1薄膜车间12000.60.61.33720.0957.6119818202单丝车间10850.60.61.33651.0865.8108316463管材车间6800.350.61.33238.0316.5396.

7、0601.74注塑车间1890.40.61.3375.60100.5125.8191.15成品库（一）250.30.51.737.50012.9814.9922.776成品库（二）240.30.51.737.20012.4614.3921.867原料库300.250.51.737.50012.9814.9922.778包装材料库200.30.51.736.00010.3811.9918.229水泵房200.650.80.7513.009.75016.2524.6910生活间100.80.61.338.00010.6413.3120.2211锅炉房2000.70.780.88140.0123.2

8、186.528.3312全厂合计346318742433307546732. 无功功率补偿及电容器的选择 由表2可知，该厂380V侧最大负荷时的功率因数只有0.75。而供电部门要求该厂10KV进线侧最大负荷时功率因数不低于0.9。考虑到主变压器的无功损耗元大于有功损耗，因此380V侧最大负荷时功率因数应稍大于0.9，暂取0.92来计算380V侧所需无功功率补偿容量： =(tan - tan)=810.8tan(arccos0.75) - tan(arccos0.92) = 369.66 kvar 参照图1，选PGJ1型低压自动补偿评屏，并联电容器为BW0.4-14-3型，采用其方案1（主屏）1

9、台与方案3（辅屏）4台相结合，总共容量为84kvar5=420kvar。补偿前后，变压器低压侧的有功计算负荷基本不变，而无功计算负荷=（727.6-420）kvar=307.6 kvar，视在功率=867.2 kVA，计算电流 =1317.6 A,功率因数提高为 cos= =0.935。 在无功补偿前，该变电所主变压器T的容量为应选为1250kVA,才能满足负荷用电的需要；而采取无功补偿后，主变压器T的容量选为1000kVA的就足够了。同时由于计算电流的减少，使补偿点在供电系统中各元件上的功率损耗也相应减小，因此无功补偿的经济效益十分可观。图1 PGJ1型低压无功功率自动补偿屏的接线方案3.

10、变电所主变压器的选择根据工厂的负荷性质和电源情况，工厂变电所的主变压器考虑有下列方案：装设一台变压器 型号为S9型，而容量根据式，为主变压器容量，为总的计算负荷。选=1000 KVA=898.9 KVA，即选一台S9-1000/10型低损耗配电变压器。至于工厂二级负荷所需的备用电源，考虑由邻近单位相联的高压联络线来承担。主变压器的联结组均为Yyn0 。4. 变电所主接线方案的选择 Y0Y0S9-1000GG-1A(F)-0710/0.4kV联络线（备用电源）GG-1A(F)-54GW口-1010kVFS4-10GG-1A(J)-03GG-1A(J)-03GG-1A(F)-07GG-1A(F)-

11、54GG-1A(F)-07GG-1A(F)-07主变联络（备用）220/380V高压柜列装设一台主变压器的主接线方案如图2所示。图2 装设一台主变压器的主接线方案5. 短路电流的计算5.1 绘制计算电路500MVAK-1K-2LGJ-150,8km10.5kVS9-10000.4kV(2)(3)(1)系统图3 短路计算电路5.2 确定短路计算基准值设基准容量=100MVA，基准电压=1.05，为短路计算电压，即高压侧=10.5kV，低压侧=0.4kV，则 5.3 计算短路电路中个元件的电抗标幺值1) 电力系统已知电力系统出口断路器的断流容量=500MVA，故=100MVA/500MVA=0.2

12、 2) 架空线路查表得LGJ-150的线路电抗，而线路长8km，故 3) 电力变压器查表得变压器的短路电压百分值=4.5，故 =4.5 式中，为变压器的额定容量因此绘制短路计算等效电路如图4所示。k-1k-2图4 短路计算等效电路5.4 k-1点（10.5kV侧）的相关计算1) 5.4.1总电抗标幺值=0.2+2.6=2.8 2) 5.4.2 三相短路电流周期分量有效值 3) 5.4.3 其他短路电流 4) 5.4.4 三相短路容量 5.5 k-2点（0.4kV侧）的相关计算1) 总电抗标幺值=0.2+2.6+4.5=7.3 2) 三相短路电流周期分量有效值 3) 其他短路电流 4) 三相短路

13、容量 以上短路计算结果综合图表3所示。表3 短路计算结果短路计算点三相短路电流三相短路容量/MVAk-11.961.961.965.02.9635.7k-219.719.719.736.221.513.76. 变电所一次设备的选择校验6.1 10kV侧一次设备的选择校验1) 按工作电压选则 设备的额定电压一般不应小于所在系统的额定电压，即，高压设备的额定电压应不小于其所在系统的最高电压，即。=10kV， =11.5kV，高压开关设备、互感器及支柱绝缘额定电压=12kV，穿墙套管额定电压=11.5kV，熔断器额定电压=12kV。2) 按工作电流选择 设备的额定电流不应小于所在电路的计算电流，即3

14、) 按断流能力选择 设备的额定开断电流或断流容量，对分断短路电流的设备来说，不应小于它可能分断的最大短路有效值或短路容量，即或 对于分断负荷设备电流的设备来说，则为，为最大负荷电流。4) 隔离开关、负荷开关和断路器的短路稳定度校验 a)动稳定校验条件或、分别为开关的极限通过电流峰值和有效值，、分别为开关所处的三相短路冲击电流瞬时值和有效值 b)热稳定校验条件 对于上面的分析，如表4所示，由它可知所选一次设备均满足要求。表4 10 kV一次侧设备的选择校验选择校验项目电压电流断流能力动态定度热稳定度其它装置地点条件参数数据10kV57.7A()1.96kA5.0kA一次设备型号规格额定参数高压少

15、油断路器SN10-10I/63010kV630kA16kA40 kA高压隔离开关-10/20010kV200A-25.5 kA二次负荷0.6高压熔断器RN2-1010kV0.5A50 kA-电压互感器JDJ-1010/0.1kV-电压互感器JDZJ-10-电流互感器LQJ-1010kV100/5A-=31.8 kA=81避雷针FS4-1010kV-户外隔离开关GW4-12/40012kV400A-25kA6.2 380V侧一次设备的选择校验 同样，做出380V侧一次设备的选择校验，如表5所示，所选数据均满足要求。 表5 380V一次侧设备的选择校验选择校验项目电压电流断流能力动态定度热稳定度其

16、它装置地点条件参数-数据380V总1317.6A19.7kA36.2kA-一次设备型号规格额定参数-低压断路器DW15-1500/3D380V1500A40kA-低压断路器DW20-630380V630A（大于）30Ka(一般)-低压断路器DW20-200380V200A（大于）25 kA-低压断路HD13-1500/30380V1500A-电流互感器LMZJ1-0.5500V1500/5A-电流互感器LMZ1-0.5500V100/5A160/5A-7. 高低压母线及开关柜的选择 查表得到，10kV母线选LMY-3(404mm),即母线尺寸为40mm4mm;380V母线选LMY-3（1201

17、0）+806，即相母线尺寸为120mm10mm，而中性线母线尺寸为80mm6mm。 根据此厂的情况，选择GG-1A型高压开关柜，方案号分别为03、07 、54、11、95、25、101等。所以各个电器的型号如下： 03方案：GN8-10型隔离开关，CS6-1型操动机构，SN10-10型油断路器，CS2或CD10操作机构，LDC-10型电流互感器； 07方案：GN8-10型隔离开关，GN6-10型隔离开关，CS6-1型操动机构，SN10-10型油断路器，CS2或CD10操动机构，LDC-10电流互感器； 11方案：GN8-10型隔离开关，CS6-1型操动机构，SN10-10型油断路器，LDC -10电流互感器，CS2或CD10操动机构； 25方案：GN2-10型隔离开关，CS7型操动机构，SN3-10型油断路器，CD3型操动机构，LMC-10型电流互感器； 54方案：GN8-10型隔离开关，CS6-1型操动机构，RN2(DSH-10)型熔断器，JSJB型电压互感器，FS避雷器； 95方案：GN6-10型隔离开关，CS6-1型操动机构； 101方案：GN8-10型隔离开关，CS6-1型操动机构，